CN114005651A - 电磁线圈组件及电磁设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电磁线圈组件及电磁设备。电磁线圈组件包括骨架、线圈和导电元件，骨架为注塑一体成型结构，骨架包括磁芯、主体部和第一底座，磁芯设置于主体部内；线圈包括第一线圈、第二线圈和第三线圈，第一线圈、第二线圈和第三线圈设置于骨架的主体部上、且三者的磁场方向互相正交；导电元件设置于第一底座上，第一线圈、第二线圈和第三线圈分别与导电元件连接以接电。本申请有利于改善粘接组装方式导致的粘接不良、组装间隙等问题。

Description

电磁线圈组件及电磁设备

技术领域

本申请涉及电磁领域，具体涉及一种电磁线圈组件及电磁设备。

背景技术

为充分利用三维方向的磁场，业界推出了3D电磁线圈组件，包括支撑部、磁芯、底座以及3D电磁线圈，3D线圈围绕于支撑部上，3D线圈的磁场方向在磁芯的x轴方向、y轴方向和z轴方向互相正交。但现有技术中，各个结构元件(例如支撑部和底座、磁芯和支撑部)之间采用粘接方式实现组装，不仅制造工序较为复杂，而且容易出现粘接不良、组装间隙等问题。

发明内容

本申请实施例提供一种电磁线圈组件及电磁设备，用于改善粘接组装方式导致的粘接不良、组装间隙等问题。

第一方面，本申请实施例提供一种电磁线圈组件，包括骨架、线圈和导电元件。骨架为注塑一体成型结构，骨架包括磁芯、主体部和第一底座，磁芯设置于主体部内；线圈包括第一线圈、第二线圈和第三线圈，第一线圈、第二线圈和第三线圈设置于骨架的主体部上、且三者的磁场方向互相正交；导电元件设置于第一底座上，第一线圈、第二线圈和第三线圈分别与导电元件连接以接电。

在一些实施例中，骨架还包括第二底座，第二底座和第一底座设置于主体部的相对两侧；电磁线圈组件还包括盖板，设置于第二底座背向主体部的一侧。

在一些实施例中，主体部包括多个支撑部，支撑部沿磁芯的边设置并覆盖磁芯的边。

在一些实施例中，支撑部的一端连接第一底座，另一端连接第二底座。

在一些实施例中，磁芯呈矩形体；主体部包括分别设置于磁芯的十二个支撑部，第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部和第四支撑部的一端朝向第一底座、另一端朝向第二底座，第五支撑部、第六支撑部、第七支撑部和第八支撑部设置于第一底座所在平面上并与第一底座连接，第九支撑部、第十支撑部、第十一支撑部和第十二支撑部设置于第二底座所在平面上并与第二底座连接。

在一些实施例中，第一线圈围绕于第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部和第四支撑部；第二线圈围绕于第五支撑部、第六支撑部、第七支撑部和第八支撑部；第三线圈围绕于第九支撑部、第十支撑部、第十一支撑部和第十二支撑部。

在一些实施例中，第一底座和/或第二底座包括多个分部，分别对应位于磁芯的角。

在一些实施例中，磁芯和主体部设置有对齐的孔，用于定位磁芯在骨架内的位置。

在一些实施例中，磁芯为空心或者实心。

第二方面，本申请实施例提供一种电磁设备，包括上述电磁线圈组件。

如上所述，本申请实施例的电磁线圈组件及电磁设备，通过将磁芯通过注塑工艺与骨架一同成型，并在注塑时成型于骨架的主体部内，得到带有磁芯的一体式骨架，该骨架既有支撑线圈等的作用，也具有增强磁场的作用，有利于改善粘接组装方式导致的粘接不良、组装间隙等问题。

附图说明

图1至图4为本申请一实施例的电磁线圈组件不同视角的结构示意图；

图5为本申请的骨架一实施例的结构示意图；

图6为本申请一实施例的线圈与磁芯的绕线示意图；

图7为本申请的磁芯一实施例的结构示意图；

图8为本申请的磁芯另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图，对本申请的技术方案进行清楚地描述。显然，下文所描述实施例仅是本申请的一部分实施例，而非全部的实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可相互组合，且亦属于本申请的技术方案。

应理解，在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

请一并参阅图1至图4所示，为本申请一实施例的电磁线圈组件。该电磁线圈组件1包括骨架10、线圈20和导电元件30。

骨架10为注塑一体成型结构，骨架10包括磁芯11、主体部12和第一底座131，磁芯11设置于主体部12内。

线圈20包括第一线圈21、第二线圈22和第三线圈23，这三个线圈设置于骨架10的主体部12上、且三者的磁场方向互相正交。

导电元件30设置于第一底座131上，第一线圈21、第二线圈22和第三线圈23分别与导电元件30连接，以通过导电元件30接电。

通过在注塑模具中先固定磁芯11，然后将磁芯11通过注塑工艺与骨架10一同成型，使制备骨架10的塑胶包裹磁芯11，以此磁芯11在注塑时成型于骨架10的主体部12内，得到带有磁芯11的一体式骨架10，该骨架10既有支撑线圈20等的作用，也具有增强磁场的作用。注塑一体成型工艺，制程数量较少，需要组装的元件数量较少，从而有利于改善通过粘接组装方式制备电磁线圈组件过程中导致的粘接不良、组装间隙等问题。

请继续参阅图1至图5，在一实施例中，骨架10还包括第二底座132，电磁线圈组件1还包括盖板40。第二底座132和第一底座131设置于主体部12的相对两侧，例如图中沿第二方向y的相对两侧。第一底座131和第二底座132分别与主体部12沿第二方向y的两端连接，用于支撑与固定该主体部12，维持骨架10的结构稳定。根据电磁线圈组件1的摆放方位不同，第一底座131和第二底座132的朝向不同，在图1所示的摆放方位中，第一底座131可视为下底座，第二底座132可视为上底座。盖板40设置于第二底座132背向主体部12的一侧。盖板40可以为平面的绝缘板体，用于为电磁线圈组件1提供平整面，例如在对导电元件30执行焊锡工艺时为机械手吸取电磁线圈组件1提供平整面。可选地，盖板40的材料可以为塑胶，一侧面设有双面胶，用于将盖板40粘接于第二底座132上，另一侧面不设置双面胶。

骨架10为线圈20提供绕线支撑以及限位的区域或者说结构，用于增加磁场强度、减少漏磁，为磁通量提供一条低阻抗通路。下面以磁芯11呈矩形体为例，介绍本申请一实施例的骨架10的结构设计。

在一些实施例中，主体部12包括多个支撑部121，支撑部121可以在注塑时一体成型，各个支撑部121沿磁芯11的边设置并覆盖磁芯11的边。例如图1中所示的十二个支撑部121，第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部和第四支撑部沿第二方向y延伸设置，且这四个支撑部的一端均朝向第一底座131、另一端均朝向第二底座132。第五支撑部、第六支撑部、第七支撑部和第八支撑部设置于第一底座131所在平面(或者说设置于与第一底座131平行的平面)上并与第一底座131连接。第九支撑部、第十支撑部、第十一支撑部和第十二支撑部设置于第二底座132所在平面(或者说设置于与第二底座132平行的平面)上并与第二底座132连接。

矩形体的磁芯11包括六个面(例如六个塑胶壁)，即，第一表面、第二表面、第三表面和第四表面依次首尾连接，第五表面及第六表面沿第三方向z相对设置，并分别均与第一表面、第二表面、第三表面和第四表面连接。这六个表面由磁芯11的十二条边围设形成，如图7所示，第一边111、第四边114、第九边119和第十二边1112围设形成第一表面，第一表面与第一方向x和第三方向z所在平面平行；第一边111、第二边112、第五边115和第六边116围设形成第二表面，第二表面与第二方向y和第三方向z所在平面平行；第二边112、第三边113、第十边1110和第十一边1111围设形成第三表面，第三表面与第一表面平行；第三边113、第四边114、第七边117和第八边118围设形成第四表面，第四表面与第二表面平行；第六边116、第七边117、第九边119和第十边1110围设形成第五表面，第五表面与第二方向y和第三方向z所在平面平行；第五边115、第八边118、第十一边1111和第十二边1112围设形成第六表面，第六表面与第五表面平行。

第一支撑部可设置于第一表面和第二表面连接的第一边111，第二支撑部可设置于第二表面和第三表面连接的第二边112，第三支撑部可设置于第三表面和第四表面连接的第三边113，第四支撑部可设置于第一表面和第四表面连接的第四边114，第五支撑部可设置于第二表面和第六表面连接的第五边115，第六支撑部可设置于第二表面和第五表面连接的第六边116，第七支撑部可设置于第五表面和第四表面连接的第七边117，第八支撑部可设置于第四表面和第六表面连接的第八边118，第九支撑部可设置于第一表面和第五表面连接的第九边119，第十支撑部可设置于第五表面和第三表面连接的第十边1110，第十一支撑部可设置于第三表面和第六表面连接的第十一边1111，第十二支撑部可设置于第六表面和第一表面连接的第十二边1112。

第一线圈21可以围绕于第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部和第四支撑部，第一线圈21可以垂直于第一方向x和第二方向y所在的平面。第二线圈22可以围绕于第五支撑部、第六支撑部、第七支撑部和第八支撑部，第二线圈22可以垂直于第一方向x和第三方向z所在的平面。第三线圈23围绕于第九支撑部、第十支撑部、第十一支撑部和第十二支撑部，第三线圈23可以垂直于第二方向y和第三方向z所在的平面。

应理解，在其他实施例中，主体部12所包含的支撑部121的数量，本申请不予以限定，可以根据实际所需适应性而定。例如，当不设置第二底座132时，可以不设置第九支撑部、第十支撑部、第十一支撑部和第十二支撑部；又例如，当设置第二底座132时，也可以不设置第九支撑部、第十支撑部、第十一支撑部和第十二支撑部，以及第五支撑部、第六支撑部、第七支撑部和第八支撑部；再例如，当设置第二底座132时，每一支撑部121的一端连接第一底座131，每一支撑部121的另一端连接第二底座132。

主体部12的形成也可以采用其他设置，例如，主体部12在各个支撑部121之间设置有一整面塑胶壁，该塑胶壁覆盖磁芯11对应的面，支撑部121可以为锯齿形边，相邻两个锯齿之间形成线槽并缠绕一圈线。

在一些实施例中，请一并参阅图6所示，第一底座131和第二底座132包括多个分部13a，例如图中所示的四个分部13a，四个分部13a分别对应位于磁芯11的四个角。在其他实施例中，第一底座131和第二底座132中的一者设置多个分部13a。

第一线圈21、第二线圈22和第三线圈23各自的引出线分别焊接在突出于第一底座131边缘的导电元件30上。可选地，骨架10的导电元件30平面度要求为最大高度差为0.1mm，以供SMT贴片式焊接组装；当然，导电元件30也可以是直线插针式，本申请实施例不予以限定。

主体部12绕线区域的线槽宽度一致，线圈20的线可以为铜线，线径一致，第一线圈21、第二线圈22和第三线圈23这三个轴向线圈的圈数一致。在每个轴向的线圈中，每圈线与线之间紧密排列，均匀分布在主体部12的绕线区域，以此来缩小三个轴向线圈之间的电感量差异。每圈线可以是单股线、多股线、利兹线、扁平线，本申请实施例不予以限定。

请继续参阅图5所示，在一些实施例中，磁芯11和主体部12设置有对齐的孔122，用于定位磁芯11在骨架10内的位置。例如，在注塑成型过程中绕线区域面(即前述塑胶壁)可以适当挖孔定位磁芯11，解决磁芯11移位、磁芯11破损等问题。应理解，孔122的尺寸大小与相对位置，应当根据注塑成型的需求而定，磁芯11空心面积也视在受到外力及注塑压力80～120PPA而磁芯11不破损的情况下而定。磁芯11可以为如图5和图6、图8所示的空心，或者如图7所示的实心。

以下通过具体实施例对本申请的技术方案做示例性描述：

实施例1

线圈20的线优选为漆包线，且单根线的直径为0.35mm，第一线圈21、第二线圈22和第三线圈23均为密绕24圈，磁场方向为x轴方向的线圈(例如第一线圈21)的引出线分别焊接在引脚1和引脚8，磁场方向为y轴方向的线圈(例如第二线圈22)的引出线分别焊接在引脚2和引脚3，磁场方向为z轴方向的线圈(例如第三线圈23)的引出线分别焊接在引脚6和引脚5。矩形磁芯11优选镍锌铁氧体且为实心，以注塑方式埋入骨架10的主体部12中。通过仿真及试做实物样品测试得到电磁线圈组件1的电感量(Ls)值、ACR(交流电阻)值和DCR(直流电阻)值，如下表1所示：

表1

实施例2

线圈20的线优选为漆包线，且单根线的直径为0.35mm，第一线圈21、第二线圈22和第三线圈23均为密绕24圈，磁场方向为x轴方向的线圈(例如第一线圈21)的引出线分别焊接在引脚1和引脚8，磁场方向为y轴方向的线圈(例如第二线圈22)的引出线分别焊接在引脚2和引脚3，磁场方向为z轴方向的线圈(例如第三线圈23)的引出线分别焊接在引脚6和引脚5。矩形磁芯11优选镍锌铁氧体且为空心，该空心的磁芯11的上下面(即如图5和图6、图8所示的沿第二方向y相对设置的两个面)打通，以注塑方式埋入骨架10的主体部12中。通过仿真及试做实物样品测试得到电磁线圈组件1的电感量(Ls)值、ACR(交流电阻)值和DCR(直流电阻)值，如下表2所示：

表2

由表1或表2可知，各个轴向线圈的电感量和损耗几乎相近，根据需要选取任一轴向线圈与其他轴向线圈耦合，其发射或接收功率相差较小。另外，由表1和表2对比可知，线圈内部的磁芯11是实心或空心对电感量影响较小，为减轻产品重量及降低成本，本申请实施例优选空心的磁芯11。

本申请实施例还提供一种电磁设备，该电磁设备包括上述任一实施例的电磁线圈组件1。电磁设备可以以各种具体形式来实施，例如，变压器、传感器、电抗器、大电流功率电感等。由于电磁设备具有前述任一实施例的电磁线圈组件1，因此能够产生对应实施例的电磁线圈组件1具有的有益效果。

尽管本文采用术语“第一、第二”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应理解，以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，对于本领域普通技术人员而言，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁线圈组件，其特征在于，包括：

骨架，所述骨架为注塑一体成型结构，所述骨架包括磁芯、主体部和第一底座，所述磁芯设置于所述主体部内；

线圈，包括第一线圈、第二线圈和第三线圈，所述第一线圈、所述第二线圈和所述第三线圈设置于所述骨架的主体部上、且三者的磁场方向互相正交；

导电元件，设置于所述第一底座上，所述第一线圈、所述第二线圈和所述第三线圈分别与所述导电元件连接以接电。

2.根据权利要求1所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述骨架还包括第二底座，所述第二底座和所述第一底座设置于所述主体部的相对两侧；所述电磁线圈组件还包括盖板，设置于所述第二底座背向所述主体部的一侧。

3.根据权利要求2所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述主体部包括多个支撑部，所述支撑部沿所述磁芯的边设置并覆盖所述磁芯的边。

4.根据权利要求3所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述支撑部的一端连接所述第一底座，所述支撑部的另一端连接所述第二底座。

5.根据权利要求4所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述磁芯呈矩形体；

所述主体部包括分别设置于所述磁芯的十二个所述支撑部，第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部和第四支撑部的一端朝向所述第一底座、另一端朝向所述第二底座，第五支撑部、第六支撑部、第七支撑部和第八支撑部设置于所述第一底座所在平面上并与所述第一底座连接，第九支撑部、第十支撑部、第十一支撑部和第十二支撑部设置于所述第二底座所在平面上并与所述第二底座连接。

6.根据权利要求5所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述第一线圈围绕于所述第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部和第四支撑部；所述第二线圈围绕于第五支撑部、第六支撑部、第七支撑部和第八支撑部；所述第三线圈围绕于第九支撑部、第十支撑部、第十一支撑部和第十二支撑部。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述第一底座和/或所述第二底座包括多个分部，分别对应位于所述磁芯的角。

8.根据权利要求1至6任一项所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述磁芯和所述主体部设置有对齐的孔，用于定位所述磁芯在所述骨架内的位置。

9.根据权利要求1至6任一项所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述磁芯为空心或者实心。

10.一种电磁设备，其特征在于，所述电磁设备包括权利要求1至9任一项所述的电磁线圈组件。

Images